〈工業技術與資訊〉分散式能源崛起 -
透過「虛擬電廠」整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源,已成為能源管理新顯學(09/26/2021 鉅亨網新聞)
逐年攀升的尖峰負載,讓臺灣的能源使用規劃,成為各方焦點。跳脫興建更多電廠的思維,透過「虛擬電廠」,整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源,已成為能源管理新顯學。隨著再生能源占比逐步升高,為了解決供電間歇性的問題,能長時間儲存電力的「液流電池」也備受關注。
數 10 年來,臺灣傳統電力供應以大型電廠為主,想要解決尖峰用電問題,除了蓋電廠外,是否還有更省成本、更有效率的解方?
攤開臺灣的用電分布,若以 1 年 8,760 小時來看,臺灣每年用電最多的 200 個小時,對於電力系統產生的額外需求大約為 2GW,相當於年度用電尖峰的 5%,且大多集中在夏季。工研院綠能與環境研究所組長梁佩芳認為,若要持續蓋電廠,得先思考 2 個問題:一是電廠投資大、建廠時間久,還會面臨環保抗爭行動;二是只為了每年 200 小時的尖峰需求興建新電廠,似乎也不太符合投資效益。
其實除了大型電廠之外,民間也暗藏不少中小型的電力資源,像是散落在企業、工廠、住家裡的太陽能、風力、儲能設備、備援發電機、UPS 系統和電動車等。隨著供電挑戰愈來愈大,未來必須要更加靈活善用這些電力資源。「虛擬電廠」概念應運而生,「就是將分散式的中小型資源聚合起來,變成可靠的電力供應來源,就像一個可受控制的電廠。」
用戶代理人扮演關鍵角色
當傳統以大型機組為主的集中式電力系統,走向分散式電力系統後,原先單純做為電力的消費者,同時也轉為電力供給的產銷者。正因為聚集了各種不同類型的用戶參與,虛擬電廠有著更大的調度彈性,能在短時間內提供尖峰負載電力,也能為電力公司提供輔助服務。
相比過去台電控制大電廠,只要一個指令;當眾多小資源集結時,該如何有效管理就成了關鍵。這造就一個角色興起,也就是所謂的「聚合者」或「用戶代理人」(Aggregator),「他必須聚合用戶資源,就像一個統一窗口,去台電或電力市場報價,未來代理人會是新的商機。」
「虛擬電廠有很多不同機制,有些可以做出一桌菜,有些就是很專業的一道菜,不同公司的營運策略都不一樣。」梁佩芳表示,目前虛擬電廠在國際已有不少成功案例,以全球知名的德國公司 Next Kraftwerke 來說,旗下聚合超過 1 萬個用戶,裝置容量達 8GW 以上,並依據用戶特性,設計不同方案,有些投入電力交易市場,有些則投入輔助服務市場;特斯拉(Tesla)也在加州聚集旗下家用儲能設備 Powerwall 的用戶,向電力公司提供電網服務,當加州電力不夠時,便控制電池放電。
滿足五大條件 虛擬電廠商機可期
梁佩芳認為,虛擬電廠必須具備 5 項條件才能發揮其優勢。第一是 ICT 的基礎建設,為了讓代理人清楚掌握每個參與者的狀況,需要導入智慧電表等 ICT 應用,才能即時掌握數據。
第二是預測。代理人需了解電力系統狀況,進行負載預測,事先讓參與者知道未來幾天的用電趨勢,讓用戶有心理準備,提高用戶的參與意願,不至於突然收到斷線通知,措手不及。
第三是打造客製化方案。因應不同參與者的特性,客製化電力的供應狀態,而非所有人一體適用的規則,甚至是調整用戶的生產行為。比如台電大多在下午 1 點到 3 點的尖峰時間,要求降低用電,或許就能和工廠討論改變生產排程。
第四是對市場的了解。代理人需對市場敏銳,針對用戶屬性,細分成不同群體,參與市場上的不同計畫。台電現已要求,未來代理人參與電力市場,必須取得「合格排程者」(Qualified Scheduling Entity;QSE)的資格,代表代理人對市場有基本了解。
第五是決策技術。如何安排出最妥適的方法,讓參與者的成本降低,在電力市場獲得比較高的回報;同時也要有預先準備,當執行期間發生意外的話,如何啟動緊急機制,這些都需要依賴精密的排程決策。
雖然目前臺灣的虛擬電廠概念在仍在起步階段,代理人角色也仍舊偏少,但可以預期,台電的電力交易平台正式上線後,「臺灣的市場就會打開,未來參與電力市場服務會比以前更加自由、開放,只要聚合資源就能去交易,許多業者都在準備,商機可期。」
四大優勢 液流電池成儲能新星
在分散式能源系統中,再生能源和儲能設備不僅是其中的重要一環,兩者也有高度相關。隨著再生能源的占比逐漸增加,面對「看天吃飯」的間歇特性,更需要長時間的儲能設備,才能 24 小時供應綠電,而安全性更高、儲能時間又長的「液流電池」開始受到關注。
工研院綠能所組長張文昇指出,液流電池顧名思義「就是電池裡有液體流動」。液流電池包含 2 個大型的電解液桶槽,內含可儲存電力的活性物質,將電解液以管線輸送到中央元件,稱其為「電堆」。當需要充放電時,便透過泵浦將液體輸送至電堆,產生電子轉移,以此進行放電或儲電。根據電池種類不同,液流電池可使用多種不同金屬元素組成,目前最成熟的便是採用釩離子的液流電池系統。
比起傳統鋰電池,液流電池具備更多優勢。第一是安全,挑選電池首重安全考量,用水溶液安全性高,無爆炸跟自燃風險。第二是設計更有彈性,由於能量是儲存在液體裡,桶槽愈大,能提供的能量就愈多,根據不同應用情境,只要增加桶槽與電解液,儲存的能量與時間就能更多、更久。
第三是使用壽命長,深度充放電循環可超過 2 萬次,至少用 20 年沒問題,平均儲能成本攤提下來,在長時間儲存上比鋰電池更划算。第四活性物質在液體裡容易回收,即使電池長期使用後,裡頭的有價金屬也不耗損。
「液流電池屬於長跑型的選手,潛力上就是適合做連續長時間的放電和儲存,」張文昇說。這也是為什麼液流電池特別適合作為長時間儲能用途,面對間歇性的再生能源,可將綠電安全、穩定的儲存起來,扮演重要的調節角色。
由於能量是儲存在液體裡,桶槽愈大,能提供的能量就愈多,根據不同應用情境,只要增加桶槽與電解液,儲存的能量與時間就能更多、更久。
打造電堆 2 倍功率 創國際領先水準
早在 2008 年,工研院便意識到儲能會是未來電力系統的要角,率先進行小型的前瞻計畫,評估各種不同的儲能方法。直到 2017 年正式投入,在沙崙綠能科技示範場域打造液流電池系統。
張文昇指出,液流電池有幾個研發關鍵。第一也是最重要的,便是位於中央位置的電堆,「電池所有的功率跟充放電效率,都在那裡決定。」第二是電解液性質,由於活性物質儲存在液體裡,就像泡咖啡,水加太少,底部就會有很多顆粒沉澱,若能在相同體積中,溶解更多活性物質,就能儲存更多能量。第三是系統整合介面,如何讓液體流動的最好、耗電最低,牽涉到系統設計問題。
工研院在電堆上花最多心思,除了在結構設計面讓能源效率最大化,材料也經過最適化調整,比起市面上相同體積的電堆,工研院可輸出 2 倍以上的功率,居於國際領先水準。
應用範圍廣 積極導入產業
目前工研院已在沙崙打造一套 200 度電的儲能系統,近似於 2 萬顆手機電池的容量。未來沙崙場域希望可以達到電力自給自足達 50% 的程度,儲能系統能調節尖峰負載,也能支援夜間用電,甚至在停電時做為緊急備援電力。
工研院也將此套系統投入產業使用。工研院綠能所總監楊昌中指出,2019 年,工研院和中油攜手打造首座多元電力供應及儲能系統的智慧加油站「臺南前鋒路示範站」。因應未來的電車趨勢,中油率先啟動轉型,著手布建百分百使用再生能源的全綠能站體,提供加油站本身與電動機車充換電需求,其中的儲能系統便是採用安全性更高的釩液流電池。
今年 1 月,政府也通過「一定契約容量以上之電力用戶應設置再生能源發電設備管理辦法」,俗稱「用電大戶」條款,規範契約容量 5,000kW 以上的用戶,必須在 5 年內設置契約容量 10% 的再生能源,而液流電池也很適合推展至工業區和住商大樓。
除了國內的產業化進度外,目前也有國際電池材料公司,委託工研院進行測試工作,顯示技術已被國際認可。工研院也積極將技術技轉給臺灣電池和儲能業者,「透過扶植臺灣有潛力的廠商,讓此技術做到電堆百分之百 MIT,」楊昌中說。在分散式能源和再生能源的發展下,工研院持續以扎實技術力,協助臺灣迎接能源新時代。
完整內容請見:
https://news.cnyes.com/news/id/4729870
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這個趨勢跟我們夏季班第3堂課提到的股票有關係,
大家知道是什麼嗎??
#車輛電動化趨勢 MCU、CIS需求上升
車用半導體擴張的推動力,來自於自動駕駛、輔助駕駛系統等汽車控制相關需求,例如微控制器(MCU),也就是目前車用晶片缺貨之中的大宗,還有感測用的雷達與CMOS影像感測器(CIS)等外 就來自於環保車輛與節能減碳的趨勢,也就是功率半導體領域。
在微控器方面,Semiconductor Portal報導,市占率最高的是日廠瑞薩電子(Renesas),先進的微控制器良率控制可將瑕疵品壓低到0.1 ppm以下,也就是1,000萬分之1以下。瑞薩已量產搭載28奈米製程Flash Memory的微控制器,在車輛的電控系統(ECU)幾乎都搭載微控制器,而且傾向於加強安全性的效能冗餘,使微控制器的需求將進一步提高。
而10年來年複合成長率(CAGR)達16%的CIS市場,雖然在2020年受疫情衝擊,據IC Insights統計成長率僅3%,不過預估2021年,將成長19%,達228億美元,未來5年年複合成長率約12%,到2025年達336億美元。若以數量計算,2020年67億件的CIS,將以14.9%的年複合成長率,到2025年可年產135億件。
雖然CIS的主要需求,仍來自於5G普及帶動的手機銷售,手機鏡頭CIS的年複合成長率6.3%,2025年可達157億美元市場規模,但以成長速度來說,車用CIS成長最快。IC Insights估計,未來5年車用CIS的年複合成長率可達33.8%,到2025年可達到51億美元。
其他應用領域,如醫療與科學系統、安防監控、機器人與物聯網等工業用途,雖然2025年預估的市場都比手機用與車用CIS來得小,但成長速度都高於手機用CIS。
在車用CIS相關的市場,富士奇美拉總研(Fuji Chimera Research Institute)的報告預估,先進駕駛輔助系統(ADAS)與自動駕駛所需的車用攝影模組,由於環繞影像系統(Surround View)普及,使觀測攝影機(View camera)被採用的數量增加。
此外,在日本、歐洲、美國都開始強制採用自動緊急剎車系統(Autonomous Emergency Braking),也讓車前攝影機使用量上升。
2021年後疫情時代車市慢慢恢復,上述兩種車用攝影機的需求也會明顯攀高。預估到到2026年,車用攝影機模組的市場規模,將達到9,930億日圓(約合91億美元),與2019年相比,增加93.8%。
同樣使用攝影機的行車紀錄器,全球需求也在成長,不過各地區對於行車紀錄器對隱私的影響看法不同,部分國家增加速度較慢,但整體來說在安全性的需求下出貨仍會逐步上升,富士奇美拉總研預估,一般車輛使用的行車紀錄器的市場規模,到2026年會達到3,200億日圓(約合29.5億美元),比2019年增加2.2倍。環繞影像系統與行車紀錄器,都會拉高車用CIS的出貨量。
#車用功率半導體廠擴產 #追趕電動化商機
車用半導體之中,另一個項目是功率半導體。功率半導體在車輛與電機設備等都有使用,不過在車輛電動化的趨勢下,車用功率半導體的推升作用更加明顯。
國際半導體產業協會(SEMI)曾在2019年預估,以8吋晶圓估算的半導體產能,會在2022年達到月產650萬片。不過,在純電動車(BEV)與油電混合車(HEV)需求與產能不斷提升,功率半導體可能出現供應不足問題,使相關廠商開始加大投資。
例如英飛凌(Infineon Technologies)目前是最早投資功率半導體12吋晶圓廠的廠商,位於德國東部德累斯頓的第1座工廠已經開始量產,目前第2座12吋晶圓功率半導體廠,則在奧地利南部Villach興建中,預計將量產功率MOSFET與IGBT。車用零組件一級供應廠電裝(Denso)則是英飛凌的出資者之一,以穩定功率半導體供應來源。
電裝在車用半導體的投資布局,也包括針對瑞薩電子,逐步提高持股比例,到2020年底為止,占瑞薩股份8.84為第2大股東。電裝也與功率半導體新創Flosfia建立資本合作關係,在氧化鎵(GaO)功率半導體的車用領域進行研發合作。而占有電裝股份20%以上的豐田汽車(Toyota),也正在把車用半導體、電子零組件等硬體的研製,轉移到電裝。
安森美(ON Semi)則是以收購方式取得GlobalFoundries的美國紐約州Fishkill的12吋晶圓廠(fab 10),總價4億3,000萬美元,2019年已先付1億美元,到2022年底前會支付剩下的部分3億3,000萬美元。這座12吋晶圓廠雖然還沒有完全讓渡,但依據協議已開始為安森美生產半導體。
目前看來,歐美的功率半導體場對於12吋晶圓廠較為積極。而在日廠方面,三菱電機(Mitsubishi Electric)預定會在日本熊本縣工廠引進12吋晶圓的量產產線。三菱電機在廣島縣福山工廠目前只有後段製程,不過熊本工廠將來如果產能已滿,福山工廠設置12吋晶圓產線也將成為選項。
富士電機(Fuji Electric)在2021年度(2021.04~2022.03)的半導體設備投資額會拉高到410億日圓(約合3億8,000萬美元),年增1倍以上,以因應電動化車輛對於功率半導體的旺盛需求。而原本預計在2024年3月前的5年間,要完成的半導體設備投資1,200億日圓(約合11億美元),會在2023年3月前完成。
雖然這些投資主要集中在8吋晶圓的前段製程,不過,富士電機也正在研發12吋晶圓製程。至於何時設置12吋晶圓量產產線,由於12吋產線所需投資額是8吋產線的2倍~3倍,因此要依據市況再來評估。但比起12吋矽晶圓產線,富士電機可能對新建碳化矽(SiC)產線更感興趣。富士電機的2021年度半導體研發費,將年增6%,至130億日圓(約合1億2,000萬美元),研發車用IGBT、SiC功率模組,以及工業用第8代IGBT技術。
2021年第1季,富士電機的電動化車輛(BEV、HEV等)功率半導體訂單額,年增51%,金額與2020年第4季大致相同。預計到2021年第2季,也會維持第1季的同等級訂單額,此後則開始逐季成長。
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緊急 發 電機 廠商 在 媽媽監督核電廠聯盟 Facebook 的精選貼文
偷工減料、弊端重重的核四怎能讓它重啟!
重要概念與基本資訊 - 核四有哪些工程安全弊端?
1.開罰紀錄:核四動工以來弊端頻傳,因偷工減料、施工品質不佳、輕忽核安、經費暴增等等問題,被監察院糾正19次、原能會違規裁處45次、被罰鍰共2,290萬元。
2.違規事件:核四施工過程共有512件違規,包括施工不當、爐心熔毀疑慮、偷工減料、偽造文書、泡水、火災、輻射外洩疑慮、地震防護疑慮等。
3.最嚴重工安事件前三名:1. 屢次未經正常審核程序自行變更設計,被開罰1920萬元。2.三次淹水事件,核電廠變泡水車。3.測時期間發生全黑事故長達28小時,當時正值貢寮海洋音樂祭舉辦期間,原能會坦承並沒有可以疏散十萬人的緊急應變計畫。
核四是否已經通過原能會審查?
1.核電廠運轉前,必須通過原能會一系列嚴謹管制的審查程序,才能確認其是否符合安全要求。台電針對核四廠1號機進行的安檢作業,是當時經濟部及台電公司的自主強化機制,無法取代原能會的安全管制監督。
2.核四廠1號機有32項系統功能試驗報告未通過原能會的審查,包括餘熱移除系統、爐心隔離冷卻系統、控制棒驅動系統、高壓爐心灌水系統、反應器保護系統、緊急柴油發電機系統、多處冷卻水流失事故測試,甚至與核島區安全有關的1號機電氣配電系統等。
【核四連最基本的工程安全都沒有,遑論重啟?】
核四從動工以來弊端頻傳,因偷工減料、施工品質不佳、輕忽核安、經費暴增乃至官員收賄等等,有512件違規事件,加上台電逕自違規核准變更設計1500多項,施工與驗收過程問題重重,在在顯示核四工程安全、品質問題不斷,運轉安全性堪慮。
⚡台電擅自違規變更設計
核四興建期間,台電未依規定擅自變更核四廠1500多件設計、降低電廠零件的安全規格等諸多缺失,卻無視原能會要求改正及裁罰,仍執意續辦變更設計。
⚡採購零件的供應商「沒有」核安品保資格
採購流程嚴重疏失,檢驗還沒完成,施工單位就通知供應商交貨,形成已經叫貨也到貨了而不能不用的狀況,完全無視採購程序及抗輻射功能的相關安全要求。
⚡主管收賄遭彈劾
台電未採公開招標方式辦理龍門計畫後續混凝土採購,竟還曲解法令,以限制性招標方式,並且只與特定廠商議價,而遭監察院彈劾。
更不用說根據原能會管制記錄,核四建廠過程被判超過17件重大違規事件,而被開出超過2290萬的罰款。另外還有近50件其他違規,被要求改善事項超過450件,共被監察院糾正六次、彈劾兩次。
對於核電廠而言,安全性是最基本的要求,絕對不能輕忽。然而,上述洋洋灑灑的事件,卻是核四實實在在發生過的事。
前原能會核能管制處處長陳宜彬、核工專家林宗堯等核工專業者都曾公開發言表示「核四根本不可能安全運轉」。這樣的核四,還有人想要重啟,就是棄台灣人民安全於不顧。
面對摻有人工香精的麵包、黑心食用油製造商,我們會選擇拒買。那面對核四這個大大小小疏失共512件壞因素集結體,包括偷工減料、違法變更設計、官員收賄、試運轉時漏水、淹水、零件供應商不符核安品保資格、主控室起火、測試期間造成停電28小時,超過全球核電廠應變時間(八小時)三倍以上等罄竹難書的問題,我們真的還要重啟它嗎?
上述不應出現在核電廠的核安事故都出現在核四身上,我們可以確切知道 #核四不應重啟,否則就是置台灣人民安全於不顧。如果你對中國廣東台山核電廠可能出現核輻射外洩感到緊張,對於這個蓋在台灣東北角的危險核四,你怎麼能不緊張?
請大家在今年核四公投投下「不同意票」,拒絕重啟危險核四!
#分手吧我們不核四
#重啟核四17不同意
#重啟核四公投案讓我們一起投下不同意票
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日本在大地震過後實施限電,對民生和產業造成影響,有日本廠商透過外交部,向我國緊急採購中小型的風力發電機組,由於國內廠商在這方面的製造技術已經成熟,目前正在清查庫存量,只要日本提出具體數量需求,一週內馬上就能出貨。
這兩支看起來像路燈又像裝飾的風力太陽能發電機,就架設在公園裡,不但不會影響民眾生活,還能提供週邊路燈所需的用電,只要有風力有陽光,就能發電,對現在缺電的日本來說,相當需要。大地震發生後,有日本廠商透過我國外交部,向國內廠商緊急採購中小型的風力發電機組。
馬振基表示,台灣的中小型風力發電系統技術成熟,像這樣300瓦的小型風力發電機,只要每秒2公尺的風速、也就是只要樹葉會動,就能發電,再加上下方的太陽能板,就能產生500瓦的電量,運作一天就能儲存三到五天的電量,至少能支援路燈照明、手機通訊和簡易的生活家電。而體積小組裝方便,安靜安全又環保,目前國內廠商也在討論,如何協助日本。
協會表示,目前國內有35家廠商可以提供貨源,現在就等日本提出需求量和規格,會盡力協助解決當前的用電危機,同時也向世界展現,台灣風電產業的競爭力。"
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鋐誠發電機,創立於西元1992年,有三百餘台2-1500kW機組為大家服務,且鋐誠集數十年 ... 此測試須請專業發電機維修廠商陪同測試避免若發生緊急情況無法做緊急處理。 ... <看更多>